ES2848860T3 - Método de esterilización, preparación para la esterilización y dispositivo para la producción de líquido bactericida - Google Patents

Método de esterilización, preparación para la esterilización y dispositivo para la producción de líquido bactericida Download PDF

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Abstract

Un metodo de esterilizacion que comprende: sintetizar acido peroxinitrico mezclando nitrito, peroxido y acido para producir un liquido que contiene el acido peroxinitrico y que tiene un valor de pH de 2 o menos, utilizar una solucion tampon para diluir el liquido que contiene el acido peroxinitrico para producir un liquido con un valor de pH de 3 a 4.8, y aplicar el liquido que tiene un valor de pH de 3 a 4.8 al objeto a esterilizar.

Description

DESCRIPCIÓN
Método de esterilización, preparación para la esterilización y dispositivo para la producción de líquido bactericida
Campo
La presente invención se refiere a un método de esterilización, una formulación para uso de esterilización y un dispositivo para producir líquido esterilizante. El método de esterilización y la formulación para uso de esterilización de acuerdo con la presente invención se utilizan para: esterilización o esterilización completa de equipos médicos, recipientes de alimentos, alimentos y otros artículos; esterilización o esterilización completa para odontoterapia; esterilización, esterilización completa o desinfección de microorganismos patógenos en el estómago y del área de la herida (heridas); tratamiento de aguas residuales; y esterilización de otros objetivos diversos.
Antecedentes
Convencionalmente, los métodos para esterilizar o esterilizar completamente diversos microorganismos tales como bacterias o virus se pueden dividir en dos tipos, es decir, un método físico (método mecánico) que utiliza calor, presión o similares, y un método químico que utiliza agentes químicos.
De acuerdo con el método físico, el tipo de objeto a esterilizar está limitado porque el objeto a esterilizar está expuesto a condiciones físicas extremas en muchos casos. En el caso del método químico, los agentes químicos a utilizar pueden ejercer una influencia nociva sobre el cuerpo humano. Por lo tanto, el método químico implica un proceso para convertir de manera segura el agente residual en inofensivo, lo que en consecuencia requiere más coste y tiempo.
Los inventores de la presente invención propusieron previamente el método de esterilización utilizando plasma de baja temperatura generado a presión atmosférica (documento WO2009/041049; “Strong bactericidal activity of the plasma treated water for medical application based on the reduced pH method” de Katsuhisa. Kitano, Satoshi Ikawa, Atsushi Tani, Yoichi Nakashima y Tomoko Ohshima en febrero de 2014, 8a Conferencia Internacional sobre Plasmas Reactivos/31o Simposio sobre Procesamiento de Plasma, http://plasma.ed.kyushu-u.ac.jp/icrp-8/; “Sequential production of high concentration plasma treated water for disinfection” por Katsuhisa Kitano, Satoshi Ikawa, Yoichi Nakashima y Atsushi Tani, en marzo de 2014, The Japan Society of Applied Physics, Spring Lecture Presentation, https://confit.atlas .jp/guide/event/jsap2014s/top”; y “Cryopreservation of plasma treated water (PTW) for disinfection” por Katsuhisa Kitano, Satoshi Ikawa, Yoichi Nakashima y Atsushi Tani en mayo de 2014, 5a Conferencia Internacional sobre Medicina de Plasma (ICPM5), http://icpm5.plasmabio.com/). El método de esterilización es un método para esterilizar microorganismos presentes en un líquido o en una superficie del mismo mediante la generación de plasma en la vecindad o de una manera para hacer contacto con un líquido cuyo valor de pH se ajusta a 4.8 o menos y permitiendo radicales generados por el plasma para hacer contacto con el líquido. De acuerdo con el método de esterilización, los radicales aniónicos superóxido (O2" •) que son generados por el plasma se difunden en el líquido, y los radicales aniónicos superóxido difusos (O2" •) reaccionan con los protones (H+) en el líquido para formar hidroperoxi radicales (HOO •). La concentración de radicales hidroperoxi (HOO •) aumenta ajustando un valor de pH del líquido a 4.8 o menos, de modo que se logre una poderosa actividad microbicida.
Se ha propuesto otro método de esterilización en el que el plasma se genera de manera que no entre en contacto con un líquido, las especies activas generadas por el plasma se someten a electroforesis para que entren en contacto con el líquido y, por lo tanto, el líquido se esteriliza (documento WO2011/027542).
El dispositivo de generación de plasma utilizado para los métodos de esterilización se divulga en el documento WO2008/072390.
Sin embargo, para utilizar plasma para odontoterapia o para esterilización y desinfección de equipos médicos, por ejemplo, se debe instalar un dispositivo de generación de plasma en un lugar donde se brinde tratamiento médico, y, además, una tubería para introducir diferentes tipos. de gases. Esto causa problemas relacionados con el coste y el espacio.
Para resolver los problemas, los inventores de la presente invención propusieron un método de esterilización. El método incluye el uso de plasma para producir una solución tratada con plasma en la que se mantiene la actividad biocida; congelar la solución tratada con plasma para producir hielo sólido y almacenar el hielo sólido en estado congelado; llevar el hielo sólido a un lugar donde se brinde tratamiento médico; descongelar, en el lugar, el hielo sólido para volver a la solución tratada con plasma en la que se mantiene la actividad biocida; y usar la solución tratada con plasma para aplicar un tratamiento de esterilización (WO2013/161327).
El documento US 3364 037 describe un método de esterilización en el que las bacterias patógenas en la sustancia del huevo se reducen ajustando el pH del huevo por debajo de 5.2 o por encima de 9.5 y luego tratándolo con suficiente peróxido de hidrógeno para tener un efecto bactericida. Appelman et al (Inorg Chem. 1995, 34, 787-791) describen la preparación de ácido peroxinítrico en solución acuosa mediante la reacción de ácido nitroso con un exceso de más de 2 veces de peróxido de hidrógeno a 0 °C o menos. Robinson et al (Methods in Enzymology, 1 de enero de 2005, vol.
396, páginas 207-214) describen la síntesis de peroxinitrito a partir de nitrito y peróxido de hidrógeno. Saha et al (Free Radical Biology & Medicine, Vol. 24, No. 4, págs. 653-659, 1998) describen la síntesis de peroxinitrito mezclando peróxido de hidrógeno acidificado con nitrito.
Resumen
Problema técnico
Como se discutió anteriormente, el uso de plasma o el uso de una solución tratada con plasma producida por reacción física del plasma logra una potente actividad microbicida. Se sabe que la actividad microbicida de la solución tratada con plasma proviene de los radicales hidroperoxi (HOO •). Sin embargo, no se reveló qué aporta los radicales hidroperoxi (HOO •). En otras palabras, anteriormente se desconocía qué tipo de sustancia es un precursor de los radicales hidroperoxi (HOO •).
Si se identificara el precursor de los radicales hidroperoxi (HOO •), y, además, si la sustancia identificada se sintetizara por reacción química, se podrían suministrar radicales hidroperoxi (HOO •) con mayor concentración, dando lugar a la posibilidad de lograr más potente actividad microbicida.
Los inventores de la presente invención han continuado realizando investigaciones y experimentos adicionales. Entonces, los inventores identificaron con éxito qué tipo de sustancia suministra los radicales hidroperoxi (HOO •) para producir una potente actividad microbicida. Además, los inventores obtuvieron conocimientos sobre un método para sintetizar eficazmente la sustancia mediante reacción química y sobre las condiciones necesarias para realizar una esterilización potente utilizando la sustancia sintetizada.
La presente invención se ha logrado en base al nuevo descubrimiento y conocimiento, y un objeto de la misma es proporcionar un método de esterilización para adquirir una actividad microbicida equivalente a la solución tratada con plasma o más potente que la misma sin el uso de un dispositivo de generación de plasma, formulación para uso de esterilización y dispositivo para producir líquido esterilizante.
Solución al problema
La presente invención se define en y por las reivindicaciones adjuntas.
De acuerdo con un primer aspecto de la invención, se proporciona un método de esterilización que comprende: sintetizar ácido peroxinítrico mezclando nitrito, peróxido y ácido para producir un líquido que contiene el ácido peroxinítrico y que tiene un valor de pH de 2 o menos,
utilizar una solución tampón para diluir el líquido que contiene el ácido peroxinítrico para producir un líquido con un valor de pH de 3 a 4.8, y
aplicar el líquido que tiene un valor de pH de 3 a 4.8 al objeto a esterilizar.
También se describe en el presente documento una formulación para uso de esterilización aplicada a un objeto a esterilizar para esterilizar el objeto. La formulación para uso en esterilización incluye un primer estuche que contiene nitrito o un precursor del nitrito; un segundo estuche que contiene peróxido o un precursor del peróxido; y un tercer estuche configurado para obtener un líquido que contiene ácido peroxinítrico mezclando juntos el nitrito o el precursor del nitrito tomado del primer estuche y el peróxido o el precursor del peróxido tomado del segundo estuche.
Efectos ventajosos de la invención
De acuerdo con la presente invención, sin el uso de un dispositivo de generación de plasma, etc., se puede obtener una actividad microbicida equivalente a la solución tratada con plasma o más potente que la misma.
Breve descripción de los dibujos
La Fig. 1 es un diagrama que muestra una relación entre la concentración de ácido peroxinítrico producido y la concentración de ácido nítrico;
La Fig. 2 es un diagrama que muestra una relación entre la concentración de ácido peroxinítrico producido y un valor de pH;
La Fig. 3 es un diagrama que muestra una relación entre la concentración de ácido peroxinítrico producido y varios tipos de ácido;
La Fig. 4 es un diagrama que muestra una relación entre la concentración de ácido peroxinítrico producido y varios tipos de peróxido;
La Fig. 5 es un diagrama que muestra un cromatograma de solución producido en una cuarta realización y un efecto de esterilización de sustancias correspondientes a diferentes tiempos de retención;
La Fig. 6 es un diagrama de comparación que muestra un cromatograma de solución tratada con plasma y un efecto de esterilización de sustancias correspondientes a diferentes tiempos de retención;
La Fig. 7 es un diagrama que muestra un coeficiente de absorción molar para una sustancia a un tiempo de retención RT de 2.8 minutos en la cuarta realización;
La Fig. 8 es un diagrama que muestra un efecto de esterilización sobre Escherichia coli en el ácido peroxinítrico sintetizado;
La Fig. 9 es un diagrama que muestra un efecto de esterilización sobre la espora de Bacillus subtilis en el ácido peroxinítrico sintetizado;
La Fig. 10 es un diagrama que muestra una influencia del valor del pH en un efecto de esterilización sobre la espora de Bacillus subtilis en el ácido peroxinítrico sintetizado;
La Fig. 11 es un diagrama que muestra la desaparición, debido al tratamiento térmico, de la actividad biocida en la espora de Bacillus subtilis en el ácido peroxinítrico sintetizado;
La Fig. 12 es un diagrama esquemático que muestra un ejemplo de la estructura de un dispositivo para producir líquido esterilizante que contiene ácido peroxinítrico;
La Fig. 13 es un diagrama esquemático que muestra un ejemplo de la constitución de la formulación para uso en esterilización; y
La Fig. 14 es un diagrama que muestra el espectro de resonancia de espín electrónico de una solución que contiene ácido peroxinítrico.
Descripción de las realizaciones
[Esquema de las realizaciones de la invención]
La presente invención se puede implementar en varias realizaciones que se describen a continuación.
Generalmente, un método de esterilización de acuerdo con la presente divulgación incluye aplicar líquido que contiene ácido peroxinítrico (HOONO2) producido por reacción química a un objeto a esterilizar en condiciones ácidas de un valor de pH de 4.8 o inferior.
El ácido peroxinítrico se sintetiza mezclando nitrito, peróxido y ácido juntos para producir un líquido que tiene un valor de pH de 2 o menos, luego para producir un líquido que contiene el ácido peroxinítrico, se usa una solución tampón para diluir el líquido que contiene el ácido peroxinítrico para producir un líquido que tiene un valor de pH de 3 a 4.8, y el líquido que tiene un valor de pH de 3 a 4.8 se aplica al objeto a esterilizar.
El ácido se puede mezclar con el peróxido para producir un líquido que tiene un valor de pH de 2 o menos, y el líquido que tiene un valor de pH de 2 o menos se puede mezclar con el nitrito para sintetizar el ácido peroxinítrico, por ejemplo. El líquido se puede ajustar para que tenga una temperatura de 10 °C o menos cuando se sintetiza el ácido peroxinítrico, después de eso, la temperatura del líquido se puede aumentar y el líquido se puede ajustar para que tenga una temperatura de 20 °C. o más cuando el líquido se aplica al objeto a esterilizar, por ejemplo.
El nitrito puede ser nitrito de sodio (NaNO2) y el peróxido puede ser peróxido de hidrógeno (H2O2), por ejemplo. El ácido es ácido nítrico (HNO3), por ejemplo.
Una formulación para uso de esterilización de acuerdo con la presente divulgación es una formulación para uso de esterilización aplicada a un objeto a esterilizar para esterilizar el objeto. La formulación para uso en esterilización incluye un primer estuche que contiene nitrito o un precursor del nitrito; un segundo estuche que contiene peróxido o un precursor del peróxido; y un tercer estuche configurado para obtener un líquido que contiene ácido peroxinítrico mezclando juntos el nitrito o el precursor del nitrito tomado del primer estuche y el peróxido o el precursor del peróxido tomado del segundo estuche.
Preferiblemente, la formulación para uso de esterilización incluye ácido para ajustar el líquido mezclado en el tercer estuche para que tenga un valor de pH de 2 o menos, y además incluye solución tampón para diluir el líquido producido después de la mezcla en el tercer estuche para convertirse en un Valor de pH de 3 a 4.8 para aplicar el líquido sobre el objeto a esterilizar.
Un dispositivo de producción para producir líquido esterilizante de acuerdo con la presente divulgación incluye un primer tanque configurado para contener nitrito en su interior; un segundo tanque configurado para contener peróxido; un tercer tanque configurado para mezclar el nitrito enviado desde el primer tanque y el peróxido enviado desde el segundo tanque para producir un líquido que contiene ácido peroxinítrico; una línea de tubería de ácido configurada para suministrar ácido para ajustar el líquido mezclado en el tercer tanque a un valor de pH de 2 o menor; un dispositivo de enfriamiento configurado para enfriar el líquido en el tercer tanque; y una línea de recuperación configurada para tomar el líquido que contiene el ácido peroxinítrico del tercer tanque.
Un tratamiento por líquido esterilizante de acuerdo con la presente divulgación se realiza aplicando líquido que contiene ácido peroxinítrico (HOONO2) obtenido por reacción química a un cuerpo vivo en condiciones ácidas de un valor de pH de 4.8 o inferior para esterilizar el cuerpo vivo.
Se observa que, en la Especificación, la reducción de la concentración del número de microorganismos vivos se denomina “esterilización”.
[Producción de ácido peroxinítrico por reacción química]
La descripción continúa con un método para producir (sintetizar) ácido peroxinítrico (ácido pernítrico) por reacción química.
Para ser específico, el peróxido reacciona con el ácido nitroso para producir peroxinitrito (ácido peroxinitroso), y luego, el peroxinitrito reacciona con el peróxido para producir ácido peroxinítrico. En tal caso, la reacción química (reacción de síntesis) con el peróxido de hidrógeno utilizado como peróxido se representa mediante las fórmulas (1), (2) y (3) como sigue.
HNO2 + H2O2 ^ HOONO H2O (1)
HOONO H+ ^ NO2+ + H2O (2)
NO2+ + H2O2 ^ HOONO2 + H+ (3)
Para ser más específico, como se muestra en la Fórmula (1), el peróxido de hidrógeno (H2O2) reacciona con ácido nitroso (HNO2) para producir peroxinitrito (HOONO). El peroxinitrito tiene una vida útil corta. Como se muestra en la Fórmula (2), el peroxinitrito reacciona con protones (H+) en condiciones ácidas para producir iones de nitronio (NO2+) y agua (H2O). Los iones de nitronio (NO2+) tienen una vida útil extremadamente corta y son inestables. Por lo tanto, los iones de nitronio (NO2+) reaccionan con el peróxido de hidrógeno rápidamente para producir ácido peroxinítrico (HOONO2) y protones. Dado que los iones de nitronio (NO2+) tienen una vida útil extremadamente corta, se puede decir que el peroxinitrito reacciona con el peróxido de hidrógeno para producir el ácido peroxinítrico. La reacción anterior progresa en condiciones fuertemente ácidas.
El peroxinitrito es un intermedio que se produce como se muestra en la Fórmula (1) y se descompone como se muestra en la Fórmula (2). En el proceso de reacción, el peróxido de hidrógeno se usa dos veces. Por tanto, es necesario preparar peróxido de hidrógeno dos veces más que el nitrito.
La reacción de descomposición del ácido peroxinítrico está representada por las fórmulas (4) y (5) como sigue.
HOONO2 ^ HNO2 + O2 (4)
HOONO2 + HNO2 ^ 2HNO3 (5)
Para ser más específico, el ácido peroxinítrico se autoliza para producir ácido nitroso como se muestra en la Fórmula (4). Además, como se muestra en la Fórmula (5), el ácido peroxinítrico reacciona con el ácido nitroso que ha sido producido por la autólisis del ácido peroxinítrico, para descomponerse de ese modo de modo que luego se produce ácido nítrico (HNO3). De esta manera, todo el ácido peroxinítrico finalmente se descompone en ácido nítrico y oxígeno.
Mientras tanto, en la Fórmula (1), el ácido nitroso (HNO2) en sí mismo es inestable. Incluso si se produce, el ácido nitroso desaparece en unos pocos minutos a unas pocas horas. Por tanto, no está disponible en el mercado. Por esta razón, para sintetizar químicamente el ácido peroxinítrico (HOONO2), se usa una solución de nitrito y la solución se ajusta para volverse ácida, de modo que el ácido nitroso se produce temporalmente en la solución. En resumen, se utilizan nitrito y ácido para sintetizar el ácido peroxinítrico. El uso de nitrito y ácido conduce a la síntesis de ácido peroxinítrico a bajo coste.
Los ejemplos del nitrito incluyen nitrito de sodio (NaNO2), nitrito de potasio (KNO2), nitrito de calcio (Ca(NO2)2) y tetrafluoroborato de nitronio (NO2 BF4). Se puede usar cualquier tipo de cationes siempre que se use el nitrito.
Como método para sintetizar ácido nitroso (HNO2), se puede utilizar un método en el que se disuelve dióxido de nitrógeno gaseoso (NO2) en una solución acuosa. Alternativamente, el ácido peroxinítrico (HOONO2) se puede sintetizar disolviendo dióxido de nitrógeno gaseoso (NO2) en una solución acuosa con peróxido mezclado de antemano. Sin embargo, alternativamente, el ácido peroxinítrico (HOONO2) se puede sintetizar utilizando un sólido no iónico como el pentóxido de nitrógeno (N2O5) o el nitrato (N2O6). Como se describió anteriormente, para la síntesis de ácido peroxinítrico (HOONO2), es posible usar una sustancia que se disuelve en agua para producir ácido nitroso o iones de ácido nitroso.
En lugar de sintetizar peroxinitrito a partir de ácido nitroso y peróxido para usar el peroxinitrito como material para la síntesis de ácido peroxinítrico, se puede usar peroxinitrito disponible comercialmente. El peroxinitrito es estable en estado básico y congelado. El peroxinitrito se vende congelado; sin embargo, es caro. Por tanto, es preferible sintetizar peroxinitrito usando nitrito y peróxido de hidrógeno.
El peróxido es, por ejemplo, percarbonato de sodio (Na2CO3 ■ I .5H2O2) además del peróxido de hidrógeno (H2O2). El percarbonato (percarbonato de sodio) es una sustancia en polvo que se produce al mezclar carbonato de sodio (Na2CO3) con peróxido de hidrógeno (H2O2) en una proporción molar de 2:3. Se agrega agua al percarbonato, de modo que se produce peróxido de hidrógeno. Dicho de otra manera, el percarbonato es la fuente del peróxido de hidrógeno. Incluso cuando se usa ácido peroxinítrico, el peróxido en la reacción de síntesis del ácido peroxinítrico es peróxido de hidrógeno. Dado que es pulverulento, el percarbonato es conveniente para la síntesis de ácido peroxinítrico y para la esterilización utilizando el ácido peroxinítrico sintetizado. Por ejemplo, el percarbonato en polvo se prepara en una jeringa y se agrega agua al percarbonato para su uso. Esto produce fácilmente peróxido de hidrógeno para su uso.
Además del percarbonato, los ejemplos de la sustancia pulverulenta que se hidroliza para producir peróxido de hidrógeno incluyen peróxido como peróxido de sodio (Na2O2), peróxido de potasio (K2O2) y peróxido de calcio (CaO2).
Para producir ácido peroxinítrico mediante una reacción de peróxido y nitrito, es un requisito previo que el valor de pH sea 2 o menor del ácido fuerte. Cuanto menor es el valor de pH, mayor es la eficacia sintética del ácido peroxinítrico. En concreto, para sintetizar ácido peroxinítrico, es fundamentalmente necesario satisfacer la desigualdad pH <2 en condiciones ácidas. Es preferible satisfacer la igualdad pH = 1, pH = 0.5 o pH = 0. Cuando el valor del pH cae a cero, la eficacia sintética no mejora más y se vuelve aproximadamente constante.
Para tales condiciones ácidas, se puede usar ácido, por ejemplo, ácido nítrico, ácido clorhídrico o ácido sulfúrico. La cantidad necesaria de dicho ácido se mezcla preferiblemente para ajustar la solución para que tenga un valor de pH de 2 o menor.
En cuanto al orden en el que se mezclan el peróxido, el nitrito y el ácido, es necesario no mezclar primero el nitrito con el ácido. En vista de esto, primero se mezclan peróxido y nitrito, o primero se mezclan peróxido y ácido y luego el resultante se mezcla con la sustancia restante. Alternativamente, todo el peróxido, el nitrito y el ácido se mezclan al mismo tiempo.
Para sintetizar industrialmente ácido peroxinítrico, es preferible aproximar el valor de pH a cero para aumentar la eficacia sintética. Cuanto menor sea el valor del pH, más estable será el ácido peroxinítrico. Cuando se aumenta el valor del pH, el ácido peroxinítrico se descompone rápidamente. Cuando el valor de pH alcanza 0.5 o menos, a veces surge un problema de corrosión del metal, que se tiene en cuenta según sea necesario.
Para utilizar ácido peroxinítrico para la esterilización, es necesario ajustar el valor del pH para que sea 4.8 o inferior. Cuanto menor sea el valor de pH, mayor será el efecto de esterilización. Sin embargo, incluso si el valor de pH se reduce a aproximadamente 3 o menos, el efecto de esterilización no cambia tanto. Por tanto, es práctico ajustar el valor de pH para que se convierta en un valor de aproximadamente 3 a 3.5 para uso de esterilización.
Por lo tanto, para la síntesis de ácido peroxinítrico, es preferible ajustar el valor de pH para que sea 2 o más bajo, por ejemplo, para que esté dentro del rango de 0.5 a 1, para mantener el ácido peroxinítrico en ese estado, para usar tampón. solución para diluir el ácido peroxinítrico sintetizado para la esterilización, y para ajustar el valor del pH a 3 a 3.5. El ácido peroxinítrico sintetizado que tiene un valor de pH de 2 o menor puede usarse tal cual para la esterilización sin diluirse si no surge ningún problema en el material de un objeto a esterilizar.
La descripción continúa con una realización para producir ácido peroxinítrico.
[Primer ejemplo de producción de ácido peroxinítrico]
Se mezclaron 50 |jl de ácido nítrico con diversas concentraciones con 40 |jl de peróxido de hidrógeno con una concentración (concentración molar) de 1 M a una temperatura helada. Se mezclaron 10 j l de nitrito de sodio con una concentración de 1 M con el resultante. Figs. 1 y 2 muestran la concentración de ácido peroxinítrico así producido. Se observa que, en la Especificación, la “concentración” significa “concentración molar”, excepto que se indique lo contrario. La unidad de concentración es [M] (Molar), es decir, [mol/L].
Para ser específico, la Fig. 1 muestra una relación entre la concentración de ácido peroxinítrico producido en el primer ejemplo y la concentración de ácido nítrico, y la Fig. 2 muestra una relación entre la concentración de ácido peroxinítrico producido en la primera realización y un valor de pH.
Con referencia a la Fig. 1, a medida que aumenta la concentración de ácido nítrico, aumenta la producción de ácido peroxinítrico. Una vez que la concentración de ácido nítrico supera los 0.5 M, la concentración de ácido peroxinítrico alcanza los 19 mM y la concentración del mismo es aproximadamente constante.
Con referencia a la Fig. 2, se produce poco ácido peroxinítrico a un valor de pH de 2 o más. En un punto de valor de pH de 2 o menor, la producción de ácido peroxinítrico aumenta a medida que se reduce el valor de pH. Después de que el valor de pH desciende a cero, la concentración de ácido peroxinítrico alcanza 19 mM y la concentración del mismo es aproximadamente constante.
Lo anterior muestra que: es esencialmente necesario sintetizar ácido peroxinítrico en un ambiente fuertemente ácido con el valor de pH establecido en 2 o menor; el valor de pH se fija preferiblemente en 1 o menos a la luz de la eficacia sintética; y la eficacia sintética es aproximadamente constante cuando el valor del pH desciende a cero.
[Segundo ejemplo de producción de ácido peroxinítrico]
Se mezclaron 40 ml de peróxido de hidrógeno con una concentración de 1 M con 10 ml de nitrito de sodio con una concentración de 1 M a temperatura ambiente. Se mezclaron 50 ml de varios tipos de ácido con una concentración de 1 N (prescrita) con el resultante. La Fig. 3 muestra la concentración de ácido peroxinítrico así producido. El ácido utilizado aquí fue ácido nítrico, ácido clorhídrico o ácido sulfúrico.
Para ser específico, la Fig. 3 muestra una relación entre la concentración de ácido peroxinítrico producido en el segundo ejemplo y varios tipos de ácido.
Con referencia a la Fig. 3, cuando se utilizó ácido nítrico, ácido clorhídrico o ácido sulfúrico como ácido, la concentración del ácido peroxinítrico fue aproximadamente 17 mM, 7 mM o 9 mM, respectivamente. Esto muestra que el ácido peroxinítrico se puede sintetizar usando cualquier tipo de ácido, y que el uso de ácido nítrico indica la mayor eficiencia sintética.
El ácido nitroso eventualmente se convierte en ácido nítrico y también se produce una sustancia alcalina. Por tanto, no se espera que se reduzca el valor de pH de la solución. El ácido nitroso se convierte en ácido nítrico, que es lo mismo que en el caso de utilizar ácido nítrico como ácido. Sin embargo, esto no proporciona ninguna ventaja particular. El uso de ácido nítrico como ácido aumenta la concentración de compuesto de nitrógeno en un fluido residual. Si esto posiblemente causa un problema, preferiblemente se usa ácido clorhídrico o ácido sulfúrico como ácido.
[Tercer ejemplo de producción de ácido peroxinítrico]
Se mezclaron 80 ml de diferente tipo de peróxido con una concentración de 1 M con 20 ml de nitrito con una concentración de 1 M a temperatura ambiente. Se mezclaron 100 ml de ácido nítrico con una concentración de 1 N con el resultante. La Fig. 4 muestra la concentración de ácido peroxinítrico así producido. El peróxido usado aquí fue peróxido de hidrógeno o percarbonato. El nitrito usado aquí fue nitrito de sodio, nitrito de potasio o nitrito de calcio. Para ser específico, la Fig. 4 muestra una relación entre la concentración de ácido peroxinítrico producido en el tercer ejemplo y varios tipos de peróxido. En la Fig. 4, con cada nitrito referido, un gráfico de barras a la izquierda muestra el caso de usar peróxido de hidrógeno y un gráfico de barras a la derecha muestra el caso de usar percarbonato (PCA).
Con referencia a la Fig. 4, cuando el peróxido era peróxido de hidrógeno y el nitrito era nitrito de sodio, nitrito de potasio o nitrito de calcio, la concentración del ácido peroxinítrico era aproximadamente 13 mM, 16 mM o 18 mM, respectivamente. Alternativamente, cuando el peróxido era percarbonato y el nitrito era nitrito de sodio, nitrito de potasio o nitrito de calcio, la concentración del ácido peroxinítrico era de aproximadamente 5 mM en todos los casos. Lo anterior muestra que: el ácido peroxinítrico se puede producir usando cualquier tipo de nitrito; no se observa una diferencia significativa en la eficiencia sintética según los tipos de nitrito; y la eficiencia sintética es mayor con peróxido de hidrógeno que con percarbonato.
[Resumen del primer al tercer ejemplo de producción de ácido peroxinítrico]
Los resultados del primer al tercer ejemplo muestran lo siguiente.
(1) Es esencial sintetizar ácido peroxinítrico a un valor de pH de 2 o menos. En vista de la eficacia sintética, el ácido peroxinítrico se sintetiza preferiblemente en condiciones fuertemente ácidas donde el valor del pH es cero o menos. (2) Es preferible utilizar ácido nítrico como ácido.
(3) Se pueden usar varios tipos de nitrito y cualquier tipo de catión.
(4) Es preferible utilizar peróxido de hidrógeno como peróxido.
La reacción de síntesis del ácido peroxinítrico progresa también a temperatura ambiente. Para ser específicos, el ácido peroxinítrico se sintetiza a temperatura ambiente; sin embargo, la vida útil del ácido peroxinítrico sintetizado depende de la temperatura. Cuando se guarda a temperatura ambiente, el ácido peroxinítrico sintetizado se descompone rápidamente para convertirse en ácido nítrico en poco tiempo. Cuando la temperatura aumenta 5 grados, la tasa de descomposición se duplica. Por ejemplo, la velocidad de descomposición a una temperatura de 20 °C es 16 veces más rápida que a una temperatura de 0 °C (cero). Así, el ácido peroxinítrico sintetizado se convierte en solución de ácido nítrico muy rápidamente a una temperatura de 50 °C. La vida media del ácido peroxinítrico es de 10 minutos aproximadamente a temperatura ambiente. La vida media del ácido peroxinítrico es de unas pocas horas (2 a 3 horas aproximadamente) a una temperatura de 0 (cero) grados.
En la síntesis de ácido peroxinítrico, la mezcla de peróxido y nitrito produce calor. Por tanto, es preferible mezclarlos lentamente o mezclarlos mientras se enfrían. Por ejemplo, un recipiente o una solución se enfría tanto que la temperatura del ácido peroxinítrico en el momento de la síntesis es de 10 °C o menos. Alternativamente, es preferible mezclar peróxido con nitrito en un recipiente que tenga un efecto de liberación de calor suficiente en una habitación controlada para tener una temperatura de 10 °C o menos. En el caso de la síntesis de ácido peroxinítrico en un laboratorio, el peróxido se mezcla preferiblemente con nitrito en hielo.
[Cuarto ejemplo en condiciones óptimas para producir ácido peroxinítrico]
En el cuarto Ejemplo, se sintetizó ácido peroxinítrico en condiciones consideradas próximas a las condiciones óptimas, teniendo en cuenta los resultados del primer al tercer Ejemplo.
En el cuarto ejemplo, 120 ml de peróxido de hidrógeno con una concentración porcentual en masa del 30 %, 80 ml de ácido nítrico con 1 N y 80 ml de nitrito de sodio con una concentración porcentual en masa del 60 % (8.7 M) se mezclaron.
El ácido peroxinítrico así sintetizado tenía una concentración de 420 mM y la eficacia sintética era del 17 %. El ácido peroxinítrico que tiene una alta concentración se obtuvo con una alta eficacia sintética.
En el cuarto Ejemplo, se disolvió nitrito de sodio en polvo en agua y el resultante se usó como nitrito de sodio con una concentración porcentual en masa del 60 % (8.7 M). La relación en volumen de peróxido de hidrógeno, ácido nítrico y nitrito de sodio se fijó en 3:2:2. Incluso si cada volumen (ml) se cambia del valor anterior a otro valor, se puede obtener el mismo resultado siempre que se mantenga la relación de volumen.
Para la síntesis de ácido peroxinítrico, el nitrito de sodio y el peróxido de hidrógeno reaccionan entre sí en una relación molar de 1:2. Si se prepara el nitrito de sodio para que exceda la relación molar 1:2, el nitrito de sodio es redundante, lo que no es preferible a la luz de la eficiencia sintética. En realidad, sin embargo, no surge ningún gran problema hasta que la relación molar alcanza 1:1. En términos de eficiencia sintética, más peróxido de hidrógeno es mejor. En cuanto al ácido nítrico, el resultante de mezclar todo tiene preferiblemente un valor de pH de 2 o menor. Por ejemplo, si se aumenta la concentración de ácido nítrico, se puede usar ácido nítrico que tiene 3 N para reducir la cantidad del mismo a un tercio. Cuando se usa ácido nítrico que tiene una gran concentración, el volumen es pequeño y la concentración de ácido peroxinítrico a sintetizar aumenta aún más.
Como se discutió anteriormente, dado que el ácido peroxinítrico tiene un tiempo de vida corto a alta temperatura, el ácido peroxinítrico se enfría para ajustar la temperatura a 10 °C para el caso en el que se sintetiza el ácido peroxinítrico.
[Acción de esterilización por ácido peroxinítrico]
La descripción continúa con una acción de esterilización y un efecto de esterilización por ácido peroxinítrico.
El ácido peroxinítrico sintetizado por reacción química probablemente genera radicales aniónicos superóxido (O2- •) que tienen una vida útil muy corta como se muestra en la Fórmula (6) a continuación.
HOONO2 ^ ^ H O2- • NO2 • (6)
Para ser específico, el ácido peroxinítrico produce protones (H+), radicales aniónicos superóxido (O2- •), dióxido de nitrógeno (NO2 •), etc., que probablemente se difunden en líquido.
En tal caso, los radicales aniónicos superóxido (O2- •) tienen actividad microbicida. Los radicales aniónicos superóxido (O2- •), sin embargo, tienen una vida útil del orden de segundos que es extremadamente más corta que la del ácido peroxinítrico. Tan pronto como se producen los radicales aniónicos superóxido (O2- •), los radicales aniónicos superóxido (O2- •) desaparecen instantáneamente. Como se muestra en la fórmula (7) a continuación, los radicales aniónicos superóxido (O2- •) reaccionan con los protones (H+) en solución para producir radicales hidroperoxi (HOO •).
O2- • H ^ ^ HOO • (7)
Los radicales hidroperoxi (HOO^) producidos por la reacción mostrada en la Fórmula (7) tienen una vida útil extremadamente corta. Los radicales hidroperoxi (HOO •) tienen una actividad microbicida más poderosa que los radicales aniónicos superóxido (O2- •). La fórmula (7) expresa una reacción de equilibrio y se establece una relación de equilibrio en función del valor de pH de la solución. Donde los protones (H+) tienen una alta concentración, los radicales hidroperoxi (HOO •) tienen una alta concentración.
Para ser específico, una constante de disociación que representa una constante de equilibrio de esta fórmula de reacción de equilibrio (constante de disociación ácida), es decir, pKa, es “4.8”. Cuando el valor de pH es 4.8 o más alto, los radicales aniónicos superóxido (O2- •) tienen una concentración alta y los radicales hidroperoxi (HOO •) tienen una concentración baja. Sin embargo, cuando el valor del pH se ajusta a 4.8 o menos, la concentración de radicales hidroperoxi (HOO •) aumenta y los radicales hidroperoxi (HOO •) ejercen una actividad microbicida extremadamente poderosa. Dicho de otra manera, para aumentar la concentración de los radicales hidroperoxi (HOO •) que ejercen una actividad microbicida extremadamente poderosa, es necesario ajustar el valor del pH de la solución para que sea 4.8 o inferior.
Por tanto, el valor de pH de la solución que contiene el ácido peroxinítrico producido se ajusta para que sea 4.8 o inferior. Esto aumenta la concentración de los radicales hidroperoxi (HOO •), por lo que se ejerce una actividad microbicida extremadamente potente.
Como se discutió anteriormente, es posible mantener la concentración de radicales hidroperoxi (HOO •) en un nivel alto ajustando el valor de pH de la solución que contiene el ácido peroxinítrico para que sea 4.8 o menor, de modo que la solución pueda obtener un efecto de esterilización que es equivalente o mayor que el de la solución tratada con plasma. En la práctica, de acuerdo con el método para producir ácido peroxinítrico por reacción química, se pueden obtener los radicales hidroperoxi (HOO •) que tienen una concentración cien veces mayor que la de la solución tratada con plasma, de modo que se ejerce una actividad microbicida extremadamente potente.
El ácido peroxinítrico en la solución es probablemente un precursor que produce los radicales aniónicos superóxido (O2- •). Los radicales aniónicos superóxido (O2- •) son probablemente precursores que producen los radicales hidroperoxi (HOO •). Se confirmó que, cuando se pone en la solución enzima para la desaparición de los radicales aniónicos superóxido (O2- •), no se observa el efecto de esterilización.
Se utilizó un método de resonancia de espín de electrones para confirmar que la solución contiene los radicales aniónicos superóxido (O2- •). Se mezcló un agente atrapador de espín (CYPMPO) en la solución y se usó un dispositivo de resonancia de espín electrónico para realizar una medición. Como se muestra en la Fig. 14, un espectro de aductos de espín que reaccionó con los radicales aniónicos superóxido (O2- •) a través del agente atrapador de espín.
A continuación, se realiza la verificación de que la acción de esterilización es atribuible al ácido peroxinítrico producido por reacción química.
[Primera verificación de que la acción de esterilización es atribuible al ácido peroxinítrico]
La solución mezclada y sintetizada en el cuarto Ejemplo se usó como muestra para separar/purificar sustancias por cromatografía iónica, y se examinó el efecto de esterilización cada tiempo de retención TA para las sustancias separadas/purificadas.
La Fig. 5 muestra un cromatograma de la solución mezclada y sintetizada en el cuarto ejemplo y un efecto de esterilización de sustancias fraccionadas en diferentes tiempos de retención. La Fig. 7 muestra una curva que representa un coeficiente de absorción molar de rayos ultravioleta para una determinada sustancia a un tiempo de retención RT de 2.8 minutos en la solución y los coeficientes de absorción molar representados de los rayos ultravioleta para el ácido peroxinítrico.
A modo de comparación, la Fig. 6 muestra un cromatograma de solución tratada con plasma y un efecto de esterilización de sustancias fraccionadas en diferentes tiempos de retención.
Como columna de separación, se usó PCI-201S (diámetro interior: 4.6 mM; longitud total: 100 mM) fabricada por DKK-TOA Corporation. La columna se colocó en hielo para tener una temperatura de 0 °C para evitar que el ácido peroxinítrico (ácido pernítrico) se descompusiera durante la medición. La fase móvil se preparó para endurecer un ácido fuerte como ácido clorhídrico, ácido perclórico y ácido metanosulfónico a una concentración predeterminada, y el caudal se fijó en 1.5 ml/min. Para la detección, se utilizó un detector UV (longitud de onda de medición: 220 nm) o un detector de matriz de fotodiodos (longitud de onda de medición: 200 a 400 nm). El eluyente utilizado fue una solución que contiene ácido clorhídrico (HCl) con una concentración de 10 mM y un valor de pH de 2.0.
Con referencia a la Fig. 5, aparecen picos en el cromatograma a tiempos de retención RT de 1 minuto, 2.8 minutos y 11.1 minutos. El pico a un tiempo de retención TA de 2.8 minutos corresponde a la posición de un valle de una línea gráfica para el efecto de esterilización. Esto muestra que una sustancia que corresponde al tiempo de retención TA de 2.8 minutos es una especie con actividad biocida.
En la Fig. 5, el eje vertical para el efecto de esterilización muestra un valor LOG de una unidad formadora de colonias (UFC) que es el número de microorganismos vivos contenidos en un objetivo de evaluación. El valle para el efecto de esterilización se observa solo en una posición de un tiempo de retención RT de 2.8 minutos.
En la Fig. 7, se puede ver que las posiciones de la gráfica (valores de la bibliografía) de un coeficiente de absorción molar de ácido peroxinítrico corresponden suficientemente a una curva que representa un coeficiente de absorción molar de una sustancia que tiene un tiempo de retención RT de 2.8 minutos. Por tanto, una sustancia que corresponde a un tiempo de retención RT de 2.8 minutos es probablemente el ácido peroxinítrico.
Una sustancia que corresponde a un pico de un tiempo de retención RT de 1 minuto es el peróxido de hidrógeno. Una sustancia que corresponde a un pico de tiempo de retención RT de 11.1 minutos es un ion ácido nítrico.
Por tanto, es concebible que la alta actividad biocida de la solución mezclada y sintetizada en la cuarta realización provenga del ácido peroxinítrico.
El coeficiente de absorción molar del ácido peroxinítrico en este documento se cita del siguiente documento.
Inorg. Chem. 1995, 34, 787-791 “Aqueous Peroxynitric Acid (HOON02): A Novel Synthesis and Some Chemical and Spectroscopic Properties”.
La Fig.6 muestra un cromatograma basado en la misma cromatografía iónica con solución tratada con plasma utilizada como muestra, y el efecto de esterilización de sustancias correspondientes a diferentes tiempos de retención RT, que son notablemente similares a los mostrados en la Fig. 5. Un pico a un tiempo de retención RT de 2.8 minutos corresponde a un valle de una línea gráfica para el efecto de esterilización.
Por tanto, es probable que las especies de actividad biocida en la solución mezclada y sintetizada en la cuarta realización sean la misma sustancia que las especies de actividad biocida en la solución tratada con plasma, y que la sustancia sea ácido peroxinítrico.
[Segunda verificación de que la acción de esterilización es atribuible al ácido peroxinítrico]
En cuanto a la sustancia correspondiente al tiempo de retención RT de 2.8 minutos mostrado en la Fig. 5, se midió realmente una vida media de la sustancia a un valor de pH de 4.7 y una temperatura de 20 °C. La vida media medida se comparó con la vida media (valor de la bibliografía) del ácido peroxinítrico en las mismas condiciones que las anteriores. El resultado de la comparación se proporciona de la siguiente manera:
Valor medido real: 0.50 minutos
Valor de la bibliografía: 0.51 minutos
Ambos valores están de acuerdo entre sí. Por lo tanto, la sustancia correspondiente al tiempo de retención RT de 2.8 minutos es probablemente ácido peroxinítrico.
La vida media del ácido peroxinítrico en la presente se citó del siguiente documento.
J. Am. Chem. SOC. 1981, 103, 2203-2206 “Preparation and Thermal Decomposition of Pernitric Acid (HOONO2) in Aqueous Media”
[Tercera verificación de que La acción de esterilización es atribuible al ácido peroxinítrico]
En cuanto a la sustancia correspondiente al tiempo de retención RT de 2.8 minutos mostrada en la Fig. 5, se midió realmente una energía de activación en la respuesta de descomposición de la misma. La energía de activación medida se comparó con una energía de activación en la respuesta de descomposición del ácido peroxinítrico. El resultado de la comparación se proporciona de la siguiente manera:
Valor medido real: 109 kJ/mol
Valor de la bibliografía: 110 kJ/mol
Ambos valores están de acuerdo entre sí. Por lo tanto, la sustancia correspondiente al tiempo de retención RT de 2.8 minutos es probablemente ácido peroxinítrico.
La energía de activación en la respuesta de descomposición en el presente documento se citó del siguiente documento.
J. Phys. Chem. A 1997, 101, 8822-8829 “Peroxynitric Acid Decay Mechanisms and Kinetics at Low pH”.
La primera a la tercera verificaciones extraen la siguiente conclusión: La alta actividad biocida en la solución mezclada y sintetizada en la cuarta realización proviene del ácido peroxinítrico, y el alto efecto de esterilización se logra en virtud del líquido que contiene el ácido peroxinítrico.
Además, las verificaciones primera a tercera extraen la siguiente conclusión: las especies de actividad biocida en la solución sintetizada por reacción química en la cuarta realización son la misma sustancia que las especies de actividad biocida en la solución tratada con plasma generada por reacción física usando plasma, y la sustancia es ácido peroxinítrico.
También es posible realizar una espectrometría de masas sobre la sustancia correspondiente al tiempo de retención RT de 2.8 minutos. Sin embargo, esto no es apropiado porque la sustancia se descompone durante la espectrometría de masas.
[Efecto de esterilización del ácido peroxinítrico producido por reacción química]
La descripción continúa con el resultado del experimento realizado sobre el efecto de esterilización del ácido peroxinítrico sintetizado por reacción química.
La Fig. 8 muestra un efecto de esterilización sobre Escherichia coli en el ácido peroxinítrico sintetizado. La Fig. 9 muestra un efecto de esterilización sobre la espora de Bacillus subtilis en el ácido peroxinítrico sintetizado. La Fig. 10 muestra una influencia del valor del pH en un efecto de esterilización sobre la espora de Bacillus subtilis en el ácido peroxinítrico sintetizado. La Fig. 11 muestra la desaparición, debido al tratamiento térmico, de la actividad biocida en la espora de Bacillus subtilis en el ácido peroxinítrico sintetizado.
En las Figs. 8, 9 y 11, la solución de ácido peroxinítrico tiene un valor de pH de 3.5 y una temperatura de 25 °C. En el tratamiento térmico de la Fig. 10, la solución de ácido peroxinítrico se calienta durante treinta minutos para tener una temperatura de 60 °C.
Como se muestra en la Fig. 8, donde el ácido peroxinítrico sintetizado tiene una concentración de aproximadamente 0.02 mM o más, la concentración fungicida de Escherichia coli cae de 7 órdenes de magnitud a 2 órdenes de magnitud o menos, lo que indica una caída de 5 órdenes o más.
Como se muestra en la Fig. 9, donde el ácido peroxinítrico sintetizado tiene una concentración de aproximadamente 0.5 mM o más, el número de microorganismos vivos en la espora de Bacillus subtilis cae de 6 órdenes a 2 órdenes o menos, lo que indica una caída de 4 órdenes o más.
Como se muestra en la Fig. 10, donde la solución del ácido peroxinítrico sintetizado tiene un valor de pH de 6.5, el número de microorganismos vivos en la espora de Bacillus subtilis es de 6 órdenes de magnitud y aproximadamente constante independientemente de la concentración de peroxinítrico. ácido. Cuando la solución del ácido peroxinítrico sintetizado tiene un valor de pH de 3.5 y el ácido peroxinítrico tiene una concentración de aproximadamente 0.5 mM o más, el número de microorganismos vivos en la espora de Bacillus subtilis cae de 6 órdenes de magnitud a 2 órdenes de magnitud o menos, lo que indica una caída de 4 órdenes de magnitud o más.
Como se muestra en la Fig. 11, donde el ácido peroxinítrico sintetizado se somete a tratamiento térmico, el número de microorganismos vivos en la espora de Bacillus subtilis es de 6 órdenes de magnitud y aproximadamente constante independientemente de la concentración de ácido peroxinítrico, lo que indica desaparición. de efecto de esterilización.
En este experimento, el límite de detección se alcanzó cuando el número de microorganismos vivos estaba en 2 órdenes de magnitud o menos, entonces no se midió el efecto de esterilización adicional. Por tanto, si la concentración del ácido peroxinítrico sintetizado aumenta más, se espera que se reduzca aún más el número de microorganismos vivos. En el experimento, se utilizó una solución diluida del ácido peroxinítrico sintetizado. Si se utiliza una solución sin diluir, se espera que se ejerza una actividad microbicida más potente. El ácido peroxinítrico sintetizado en la cuarta realización tiene una concentración de 420 mM. Por ejemplo, el uso de una solución sin diluir del ácido peroxinítrico sintetizado probablemente reduce el número de microorganismos vivos a otros 3000 órdenes de magnitud o más.
[Método de esterilización que utiliza ácido peroxinítrico producido por reacción química]
La descripción continúa con los métodos de esterilización que utilizan ácido peroxinítrico sintetizado por reacción química.
Uno de dichos métodos es aplicar directamente una solución que contiene ácido peroxinítrico sintetizado por reacción química tal cual a un objeto a esterilizar. Para ser específico, cuando el objeto a esterilizar es un cuerpo vivo, agua u objeto pequeño, por ejemplo, la solución se deja caer desde un gotero, pulverizador, jeringa o recipiente pequeño sobre el objeto a esterilizar, o se aplica a el objeto a esterilizar. Alternativamente, cuando el objeto a esterilizar es equipo médico, recipiente para alimentos u otro artículo, la solución se mantiene en un recipiente apropiado y el objeto a esterilizar se coloca en el recipiente para empaparlo en la solución.
Sin embargo, se observa que, dado que la solución tiene un valor de pH de 2 o menos, para aplicar la solución a un objeto que no es resistente a un valor de pH bajo, es necesario diluir la solución usando solución tampón para tener un valor de pH apropiado de 4.8 o menor, por ejemplo, un valor de pH de 3 a 3.5. El ácido peroxinítrico que tiene un valor de pH más bajo tiene una vida útil más larga. Por tanto, es preferible diluir el ácido peroxinítrico con la solución tampón inmediatamente antes de la esterilización.
La solución tampón es, por ejemplo, ácido cítrico, acidum tartaricum, ácido Itálico o glicina.
Cuando la solución tiene una temperatura de 10 °C o menos, la solución puede aplicarse a un objeto a esterilizar sin cambiar la temperatura. También es posible elevar la temperatura de la solución a 20 °C o más en el momento de la aplicación de la solución al objeto a esterilizar. Es preferible que la solución tenga una temperatura más baja para conservar el ácido peroxinítrico, pero al mismo tiempo, es preferible que la solución tenga un cierto nivel de temperatura alta para la esterilización. Para ser específicos, mientras que la solución que tiene una temperatura de 0 °C necesita tiempo para esterilizar el objeto, la solución que tiene una temperatura de 30 °C necesita solo 20 segundos para esterilizar suficientemente el objeto. Cuando la situación permite tomar tiempo para esterilizar el objeto, es preferible realizar la esterilización a baja temperatura. Cuando se necesita una esterilización rápida, es preferible elevar la temperatura, por ejemplo, de 30 a 40 °C.
Para preservar la solución manteniendo la actividad biocida, es preferible ajustar la temperatura de la solución lo más baja posible. Por ejemplo, la solución se ajusta para que tenga una temperatura de 0 °C, lo que permite que la solución se almacene/conserve durante un par de horas, por ejemplo, de 5 a 8 horas aproximadamente. La congelación de la solución permite que la solución se conserve durante más tiempo.
Supongamos que, por ejemplo, la solución se usa para esterilización para tratamiento dental. Dado que la temperatura oral es de aproximadamente 37 °C, que es la temperatura corporal, es preferible ajustar la solución para que tenga una temperatura y un valor de pH correspondientes. En tal caso, la solución ajustada para tener una temperatura de, por ejemplo, aproximadamente 20 °C no incomoda al paciente porque no siente frío. También es preferible ajustar la solución para que tenga una temperatura de aproximadamente 20 °C para el caso en que la solución se use para desinfectar un área de la herida por lesión, quemadura o escaras y para matar la bacteria pylori en el estómago.
Para utilizar la solución para esterilizar el baño, el fregadero o la pared de la casa, es preferible ajustar la solución para que tenga un valor de pH de aproximadamente 3 a 4. Para utilizar la solución para esterilizar platos, es preferible ajustar la solución para que tenga un valor de pH de aproximadamente 3 y limpie los platos con agua. Una vez que el ácido peroxinítrico se introduce en el cuerpo, la actividad biocida del ácido peroxinítrico desaparece en poco tiempo debido a la temperatura corporal; por lo tanto, el ácido peroxinítrico se puede ingerir sin ser limpiado.
Aparte de los mencionados anteriormente, se pueden usar varios métodos de esterilización.
Como se discutió anteriormente, el uso de una solución (líquida) que contiene ácido peroxinítrico obtenida por reacción química hace posible lograr una actividad microbicida que es igual o más potente que la solución tratada con plasma sin usar un dispositivo de generación de plasma.
[Dispositivo de producción de líquido esterilizante que contiene ácido peroxinítrico]
La descripción continúa con un dispositivo 1 de producción para producir líquido esterilizante que contiene ácido peroxinítrico.
La Fig. 12 muestra un ejemplo del esquema de la estructura del dispositivo 1 de producción para producir líquido esterilizante que contiene ácido peroxinítrico.
Haciendo referencia a la Fig. 12, el dispositivo 1 de producción está configurado por un primer tanque 11, un segundo tanque 12, un tercer tanque 13, un tanque 21 de suministro de ácido, una línea 21c de tubería de ácido, un dispositivo 22 de enfriamiento, un agitador 23, un controlador 30 y así sucesivamente.
El primer tanque 11 contiene nitrito tal como nitrito de sodio en el mismo. El segundo tanque 12 contiene peróxido tal como peróxido de hidrógeno en su interior. El tanque 21 de suministro de ácido contiene, en su interior, ácido tal como ácido nítrico que se utilizará para ajustar un líquido que se mezclará en el tercer tanque 13 para que tenga un valor de pH de 2 o menos.
El primer tanque 11, el segundo tanque 12 y el tanque 21 de suministro de ácido están acoplados a través de las válvulas 11b, 12b y 21b a las tuberías 11c, 12c y 21c, respectivamente. Las tuberías 11c, 12c y 21c desembocan en el tercer tanque 13. Cuando se abren las válvulas 11b, 12b y 21b, las tuberías 11c, 12c y 21c envían el líquido contenido en cada uno de los tanques al tercer tanque 13.
En el tercer tanque 13, el nitrito enviado desde el primer tanque 11 y el peróxido enviado desde el segundo tanque 12 se mezclan para proporcionar un líquido esterilizante SE que contiene ácido peroxinítrico. El tercer tanque 13 está acoplado a través de una válvula 13b a una línea 13c de recuperación de la que se obtiene el líquido esterilizante SE que contiene ácido peroxinítrico del tercer tanque 13.
Las válvulas 11b, 12b, 21b y 13b son válvulas operadas electromagnéticamente. El controlador 30 controla el ENCENDIDO/APAGADO de las válvulas 11b, 12b, 21b y 13b.
El dispositivo 22 de enfriamiento enfría un líquido suministrado al tercer tanque 13 y el líquido esterilizante mixto SE para tener una temperatura de aproximadamente 10 °C. El agitador 23 agita el líquido a mezclar en el tercer tanque 13.
El controlador 30 controla el ENCENDIDO/APAGADO de las válvulas 11b, 12b, 21b y 13b, el funcionamiento del dispositivo 22 de enfriamiento y el agitador 23, y así sucesivamente. El controlador 30 controla el orden y la cantidad de cada líquido que se enviará al tercer tanque 13. El dispositivo 1 de producción está provisto de diferentes sensores (no mostrados), cada uno de los cuales detecta una temperatura, nivel, caudal, valor de pH, etc. de cada líquido y el líquido esterilizante SE y envía las señales detectadas al controlador 30.
El dispositivo 1 de producción está provisto de una bomba para transferir el líquido o el líquido esterilizante SE según sea necesario. La bomba está controlada por el controlador 30.
El controlador 30 tiene varios botones con los que un operador realiza la operación. El funcionamiento de los botones permite el funcionamiento automático y manual del dispositivo 1 de producción.
En la operación automática, cada líquido se suministra al tercer tanque 13 en un orden predeterminado y se mezcla en el mismo, de modo que se sintetiza un líquido esterilizante Se que contiene ácido peroxinítrico. El líquido esterilizante SE se enfría a una temperatura predeterminada y se almacena en el tercer tanque 13. En respuesta a un botón accionado, una cantidad predeterminada del líquido esterilizante SE se descarga rápidamente desde una línea 13c de recuperación.
El dispositivo 1 de producción se puede utilizar para producir fácilmente un SE líquido esterilizante en el que se consigue una potente actividad microbicida a bajo coste. Además, el dispositivo 1 de producción permite descargar el líquido esterilizante SE y utilizarlo siempre que sea necesario.
En lugar de suministrar el ácido contenido en el tanque 21 de suministro de ácido al tercer tanque 13, o, además del mismo, el ácido del tanque 21 de suministro de ácido se puede suministrar al segundo tanque 12 y peróxido de hidrógeno en el segundo tanque. El tanque 12 se puede ajustar para que tenga un valor de pH de un valor apropiado de 2 o menos.
[Formulación para uso de esterilización]
La descripción continúa con una formulación para uso 3 de esterilización que se aplica a un objeto a esterilizar para esterilizar el objeto.
La Fig. 13 es un diagrama esquemático que muestra un ejemplo de la constitución de la formulación para uso 3 de esterilización.
Con referencia a la Fig. 13, la formulación para uso de esterilización 3 está configurada por una primera caja 41, una segunda caja 42, una tercera caja 43, una cuarta caja 44, y así sucesivamente. Los estuches pueden ser, por ejemplo, bolsas en forma de película hechas de papel o resina sintética.
El primer estuche 41 contiene en él nitrito o su precursor. El segundo estuche 42 contiene, en su interior, peróxido o su precursor. El tercer estuche 43 se utiliza para obtener un líquido que contiene ácido peroxinítrico mezclando el nitrito o el precursor del mismo que sale del primer estuche 41 con el peróxido o el precursor del mismo que sale del segundo estuche 42.
El primer estuche 41, el segundo estuche 42 y el tercer estuche 44 se proporcionan dentro del tercer estuche 43. El primer estuche 41, el segundo estuche 42 y el cuarto estuche 44 se rompen o abren, por ejemplo, empujando la superficie exterior del tercer estuche 43 con un dedo o similar. Como resultado, la sustancia o el líquido contenido en el mismo sale y se mezcla dentro del tercer estuche 43.
El segundo estuche 42 o el tercer estuche 43 contiene ácido para ajustar el líquido resultante en el tercer estuche 43 para que tenga un valor de pH de 2 o inferior. Sin embargo, en lugar de esto, se puede proporcionar otro estuche para contener ácido. El cuarto estuche 44 contiene una solución tampón para diluir el líquido resultante obtenido después de la mezcla en el tercer estuche 43 para que tenga un valor de pH de 3 a 4.8 para su aplicación a un objeto a esterilizar.
Para uso en esterilización, la formulación para uso de esterilización 3 se rasga empujando el primer estuche 41 y el segundo estuche 42 con un dedo o similar, de modo que la sustancia o líquido retenido en ella salga a el tercer estuche 43. Esta mezcla, en el tercer estuche 43, el peróxido o el precursor del mismo y el nitrito o el precursor del mismo, y después de eso, se sintetiza el ácido peroxinítrico, de modo que se obtiene un líquido que contiene el ácido peroxinítrico. Después de que se obtiene el líquido que contiene el ácido peroxinítrico, el cuarto estuche 44 se rompe de modo que salga una solución tampón contenida en ella para ajustar el líquido que contiene el ácido peroxinítrico para que tenga un valor de pH de 3 a 4.8. Como resultado, se produce SE líquido esterilizante. A continuación, se desgarra el tercer estuche 43 para que salga el líquido esterilizante SE para esterilizar un objeto a esterilizar.
De acuerdo con la formulación para uso de esterilización 3 de esta realización, el SE líquido esterilizante en el que se consigue una potente actividad microbicida se puede obtener, cuando sea necesario, de forma fácil y económica sin utilizar ninguna herramienta. La formulación de uso 3 para esterilización se puede reducir en tamaño y peso, lo cual es conveniente para llevar. La formulación para uso 3 de esterilización puede ser desechable.
[Tratamiento mediante líquido esterilizante que contiene ácido peroxinítrico]
La descripción continúa con un tratamiento mediante líquido esterilizante que contiene ácido peroxinítrico.
El tratamiento se realiza aplicando líquido que contiene ácido peroxinítrico (HOONO2) obtenido por reacción química a un cuerpo vivo en condiciones ácidas de un valor de pH de 4.8 o inferior para esterilizar el cuerpo vivo.
Por ejemplo, el líquido (solución) que contiene ácido peroxinítrico se aplica tal cual, a un diente o encía para tratamiento dental, de modo que se realiza la esterilización.
La actividad biocida del ácido peroxinítrico es segura porque el ácido peroxinítrico entra en el cuerpo para desaparecer en poco tiempo debido a la temperatura corporal.
El dispositivo 1 de producción o la formulación para uso 3 de esterilización puede usarse como dispositivo de tratamiento usando líquido esterilizante.

Claims (5)

REIVINDICACIONES
1. Un método de esterilización que comprende:
sintetizar ácido peroxinítrico mezclando nitrito, peróxido y ácido para producir un líquido que contiene el ácido peroxinítrico y que tiene un valor de pH de 2 o menos,
utilizar una solución tampón para diluir el líquido que contiene el ácido peroxinítrico para producir un líquido con un valor de pH de 3 a 4.8, y
aplicar el líquido que tiene un valor de pH de 3 a 4.8 al objeto a esterilizar.
2. El método de esterilización de acuerdo con la reivindicación 1,
en el que el ácido se mezcla con el peróxido para producir un líquido que tiene un valor de pH de 2 o menos, y el líquido que tiene un valor de pH de 2 o menos se mezcla con el nitrito para sintetizar el ácido peroxinítrico.
3. El método de esterilización de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, en el que
el líquido se ajusta para tener una temperatura de 10 °C o menos cuando se sintetiza el ácido peroxinítrico, posteriormente, la temperatura del líquido se aumenta y
el líquido se ajusta a tener una temperatura de 20 °C o más cuando el líquido se aplica al objeto a esterilizar.
4. El método de esterilización de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 y 3, en el que el nitrito es nitrito de sodio (NaNO2) y el peróxido es peróxido de hidrógeno (H2O2).
5. El método de esterilización de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que el ácido es ácido nítrico (HNO3).
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